“十五五”規劃綱要提出要“深入實施種業振興行動”,“培育高產優質、抗逆廣適新品種”。育種是一場和時間的賽跑,面對需求細分的主食市場和可能的極端天氣,科普中國邀請湖南農業大學農學院種子科學與工程系主任、湖南糧安科技股份有限公司科學院院長雷東陽教授為大家解惑,什么樣的水稻品種才能讓消費者愛吃,讓農民想種,讓產業不受制于人。
Q1:什么是水稻的新品種?為什么到了今天,我們還要不斷追求水稻新品種?現有的品種不夠用了嗎?
簡單來說,可投入生產應用的水稻新品種,是經過人工選育改良,具備特異性、一致性、穩定性三大特性,歷經多年多點區域試驗篩選,最終通過國家或省級審定的水稻品種。
并不是現有品種無法種植、不夠用。這就很像手機迭代升級,我們不是因為舊手機不能通話才更換新機,而是為了更快的網速、更好的體驗。水稻育種也是同理,品種迭代不是簡單的數量疊加,而是適配時代需求的全方位升級。如今人民群眾生活水平提升,不再只追求高產,更看重稻米口感與品質。現代農業直播、機械化等輕簡化種植模式,對水稻抗倒伏、易種植的屬性要求更高。同時全球氣候變暖,高溫熱害、極端天氣頻發,亟須耐高溫、抗逆性更強的品種。
水稻新品種的持續更新,是一場關乎種植效率、糧食品質和農業可持續發展的深刻變革。
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雷東陽主導培育的水稻新品種“華湘明珠”實現了米質、產量、抗病、耐熱抗逆等優勢性狀的高效聚合突破。作者供圖
Q2:現在市面上出現了口感偏糯的秈米,這和以前消費者對大米品種和口感的印象有很大區別,育種專家作為設計師,在這背后做了什么工作?
出現軟糯口感的秈米,是水稻精準育種、按需育種的典型突破。大家對大米口感的認知差異,核心根源在于稻米的淀粉組成。大米淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉構成,兩者比例直接決定米飯口感:直鏈淀粉含量越高,米飯質地越硬、口感松散;支鏈淀粉含量越高,米飯就越軟糯、黏韌。
以往傳統秈米直鏈淀粉含量偏高,口感偏清爽、勁道,這也是大眾根深蒂固的印象。如今南方多數消費者更偏愛軟糯口感的米飯,我們育種專家就像水稻“設計師”,摒棄了過去單一追求高產的育種思路,立足市場消費需求精準改良品種。
育種家們通過基因篩選、雜交改良等定向育種技術,在完整保留秈米高產、適應性廣、適配南方規模化種植等核心優勢的前提下,精準優化稻米淀粉結構、適度降低直鏈淀粉含量,培育出偏低直鏈淀粉的軟糯型秈米品種,改善了傳統秈米偏硬、黏性差的短板。
傳統育種是“有什么吃什么”,被動適配現有品種特性;而現代精準育種是“群眾想吃什么,我們就培育什么”。通過精細化、定制化的品種設計,豐富稻米品類、優化食用口感,精準滿足消費者高品質、多元化的主食需求。
Q3:有種說法是大米沒以前好吃了,拋開童年濾鏡,有研究表示,夜間溫度上升會影響大米淀粉累積,導致優質稻米率下降。在全球變暖的大趨勢下,育種技術上是否會針對這種問題進行改善?
簡單來說,就是用育種科技對沖氣候短板,保證水稻穩產優質,讓優良品種的品質和產量優勢受氣候影響更小。
品種是決定稻米品質最核心的因素。首先要明確一個核心事實:從育種迭代和整體產業水平來看,如今的稻米品質整體水平,相比過去實現了全方位、跨越式的提升。近些年我們通過持續的品質育種攻關,淘汰了大量低質、適口性差的老舊品種,市面上主流推廣的水稻新品種,在各維度品質上都全面優于傳統品種,大眾能吃到的優質大米品類更多、整體口感更好。
環境條件和肥水管理會不同程度影響稻米品質,水稻灌漿期高溫會導致田間種植的優質米率下降,出現稻米外觀和口感變差的情況。針對這一痛點,我們育種領域早已開展定向專項攻關,核心就是通過種質資源挖掘、分子標記輔助育種、定向雜交改良等技術培育高溫鈍感型水稻新品種,讓水稻對夜間高溫、極端高溫天氣不敏感。這類新品種即便遭遇高溫天氣,也能正常完成淀粉積累,結實率較高,最大程度保留優良食味、外觀品質和產量水平。
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陳立云、雷東陽師徒帶領團隊研發的特早熟水稻品種已經培育成功,已進入小面積試驗示范階段。作者供圖
Q4:您和您導師一起培育的“特早熟水稻”,能比普通品種早成熟 8 到 10 天。搶出這幾天時間,對糧食生產意味著什么?和一般的早熟品種相比,“特早熟水稻”還有什么優勢?
這8到10天的早熟窗口期,看似時間不長,卻是破解南方稻-稻-油三熟制生產瓶頸、穩住糧食產能、提升種植容錯率的關鍵“黃金周期”,對糧食生產有著實打實的提質、穩產、增效價值。
特早熟水稻的研發可以高效挖掘耕地增產潛力,保障稻-稻-油多熟制生產、穩固提升糧油產能的需要。培育和推廣短生育期水稻,在我國長江中下游雙季稻區實施稻-稻-油種植模式,有望將溫光資源的利用率比一季稻、雙季稻分別提高55%和25%以上,土地利用率分別提高60%和30%以上。如將湖南、江西、廣東、廣西四省區稻田復種指數在當前基礎上提高33個百分點,相當于增加稻田播種面積6000萬畝,可實現新增稻谷500億斤。
我國南方洪澇災害和華南地區臺風年均致水稻減產約200億斤以上。應用短生育期水稻品種在安全生育期內災后進行應急補種,是減災減損,保障糧食安全的重要途徑。
南方稻區再生稻種植面積1000萬畝以上,當前再生稻生產和大面積推廣還面臨一些困難和問題,其中最核心的是頭季機械收割造成稻樁受損。農戶在收獲頭季時,大多是應用普通機械,收割機具對蓄留再生季的稻樁碾壓嚴重,導致再生季產量損失30%- 80%,降低了再生稻生產效益,在機收損壞地塊播種短生育期水稻品種,將顯著提高再生季產量。
Q5:您主導培育的“華湘明珠”被稱為雜交稻育種的“超級親本”,團隊是如何實現優良性狀的聚合突破的?現在產業化走到哪一步了?
過去水稻育種長期存在一個普遍難題,就是優質不高產、優質不抗病、優質不耐熱,多項優良性狀很難集中在同一個品種上。從稻米品質性狀來看,華湘明珠較好地解決了當前高檔優質稻育種普遍存在的“長寬比大整精米率低、好看不好吃”的難題。
2025年12月內蒙古興安盟烏蘭浩特的國際稻米食味品鑒大會中,華湘明珠憑借優異的食味品質,從全國200余個優質稻品種中脫穎而出,榮獲秈稻組特別優勝獎第一名。作者供圖。
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培育過程中,我們采用傳統育種結合分子標記輔助選擇和“高溫+病圃”增壓選擇技術,開展“湖南+海南”穿梭加代育種,將傳統田間表型選擇與分子精準鑒定相結合,精準鎖定、篩選低堊白、高整精米率、抗病、耐高溫等關鍵優良性狀,從源頭保障品種的優質底色,大幅提升育種精準度和效率。
同時,我們不局限于實驗室篩選,全程開展優質、抗病、耐熱三重田間增壓選擇:篩選抽穗揚花期高溫灌漿期高溫鈍感、品質穩定的單株,篩選淘汰稻瘟病圃抗病性差株系。通過“分子精準鑒定+逆境加壓選擇”的雙重選育,打破了優質與高產、抗逆、抗病的育種矛盾,培育出既香軟優質、米質達國標一級,又穩產高產、抗病耐熱、綜合性狀均衡的骨干親本“華湘明珠”。
“華湘明珠”2024年已通過國家審定、貴州省級審定,已在長江中下游稻區湖南、湖北、江西、安徽等省份及貴州省實現規模化推廣種植,作為常規稻累計推廣種植面積超60萬畝。該品種也是當前高檔優質育種的核心親本,依托這個優良親本,我們已經成功選配出糧兩優華湘明珠、裕兩優華湘明珠、蒙香兩優明珠、國香兩優明珠等9個一級優質雜交稻新組合,多個組合綜合性狀優異,正在陸續推進審定與示范推廣,可為南方稻區優質稻產業化提供核心種源支撐。
Q6:您覺得像“華湘明珠”這樣的優良品種,從實驗室到大規模種植,最困難的是什么?
優良品種從實驗室到大規模種植當前存在的困難,我認為主要有兩個方面:一是當前審定規則和制度還存在不科學、不合理的地方,導致有市場價值的品種不一定能夠通過審定,通過審定的品種很大部分沒有推廣價值。育繁推一體化企業具有審定綠色通道資格,相對來說容易審定品種,科研院所研發的有市場潛力的品種難以通過審定。二是優質品種需要適宜匹配的配套栽培技術和推廣模式、最大程度釋放其優勢。后續我們的重點就是持續完善良種良法配套體系,做好技術落地推廣,讓科研端的優質突破,真正轉化為產業端、農戶端的穩產增收實效。
Q7:您每年冬春奔赴海南的“南繁基地”育種,這里育種最大的優勢是什么?類似南繁這樣的種業創新基地,對于普通農民和消費者來說,最終能帶來什么實惠?
南繁是我國種業育種的“加速器”和“孵化器”,也是我們水稻育種科研每年必守的關鍵陣地,我們湖南農業大學上個世紀70年代開始在海南建有科研基地。海南一年四季光照充足、熱量充沛、具備獨一無二的天然氣候優勢,冬季,湖南地區不能種植水稻,這里依然可以正常開展種植、加代選育,這是南繁最大的核心優勢。
依托這種獨特的氣候條件,我們能實現一年多代、快速加代育種。常規內陸育種一年只能繁育一代,品種選育、性狀穩定需要七八年甚至更久,而南繁可以實現一年至少多加繁1代,縮短育種周期、加快品種迭代速度,讓優質、抗逆、高產的新品種能夠更快問世。同時,海南常年高溫、高濕、多病蟲害的特殊生態環境,本身就是天然的“逆境篩選場”,我們可以在這里同步開展抗病、耐逆的加壓篩選,提前淘汰性狀不穩定、抗逆性弱的育種材料,篩選品種綜合性狀更優、大田適應性更強的優異材料。
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雷東陽團隊在南繁致力于特早熟水稻、系列優質品種的迭代升級與種質創新。海南一年可以加代種植4-5代,加速了新品種的研發進程。作者供圖
很多人覺得南繁育種離生活很遠,其實它的成果最終惠及農民和普通消費者。對農民而言,南繁加速培育出的新品種,品質更好、抗性更強、種植更穩,耐高溫、少生病、適配輕簡化種植,能有效降低農藥、人工成本,減少氣候災害減產損失,穩定提升種糧收益。
對消費者而言,更快迭代的水稻品種,持續帶來口感更優、營養更好、品質更穩定的稻米,讓大家一年四季都能吃到優質安全的大米。簡單來說,南繁的科研加速度,最終轉化為農民的增收幅度和消費者的餐桌品質。
Q8:您曾在科普演講中提到,全球約 15%的野生稻資源已滅絕,我們國家為保護野生稻做出了什么努力?野生稻保護研究的意義和難點在哪里?
野生稻是水稻育種的“天然基因寶庫”,也是保障種業原始創新、應對未知風險的戰略資源,全球野生稻資源消退、部分居群滅絕,是整個種業領域的重大損失。對此,我國高度重視野生稻保護,構建了原生境保護+種質異位保存的雙重保護體系,筑牢野生稻資源安全屏障。
從研究意義來看,野生稻是現代水稻育種的“終極基因底牌”。長期人工選育讓栽培稻遺傳基礎越來越狹窄,優質、抗病、耐高溫等稀缺優異基因逐漸匱乏。而野生稻歷經千萬年自然進化,積淀了大量栽培稻不具備的優良抗性基因和功能基因,像耐高溫、抗病蟲害、耐逆抗災、養分高效利用等關鍵性狀,都能從野生稻中挖掘利用。我們開展野生稻研究,就是為育種創新儲備豐富基因資源,持續破解優質與抗逆、高產平衡的育種難題,為培育綠色多抗、優質高產的突破性新品種提供原始素材,從根源保障我國種源自主可控。
當然,野生稻保護與研究也存在不少現實難點。第一是生存棲息地持續萎縮,城鎮化、農田改造、基礎設施建設不斷擠壓野生稻生存空間,加上外來物種入侵、水源變化,野生稻天然種群碎片化、退化嚴重,保護壓力大。第二是資源發掘難度大,野生稻性狀復雜、基因海量,多數優異隱性基因難以直觀識別,需要長期鑒定、多點評價,篩選周期長、科研難度高。第三是保護與利用銜接難,部分資源分散保存、共享利用率不高,從野生資源挖掘優異基因、整合到栽培稻品種中,需要經過多代回交改良,育種轉化鏈條長、見效慢,是一項長期的基礎性科研工作。
策劃制作
審核丨雷東陽湖南農業大學農學院種子科學與工程系主任、湖南糧安科技股份有限公司科學院院長
策劃丨艾靜
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